ADI球铁冲孔过程中常见的缺陷和对策
发布时间:2016-09-15 07:53 来源:tommy 阅读:
在坯料上锻制出透孔或不透孔的工序称为冲孔。冲孔分为开式冲孔和闭式冲孔。开式冲孔又分为实心冲子冲孔和空心冲子冲孔。本文介绍实心冲子开式冲孔过程中常见的缺陷和对策。
冲孔过程中的主要缺陷是“走样”、侧表面裂纹、内孔圆角处裂纹和孔冲偏等。 所谓“走样”是指开式冲孔时坯料高度减小,外径上小下大,而且下端面突出,上端面凹进等现象。“走样”和裂纹等缺陷是与冲孔时的受力和变形情况有关的。
冲孔时冲头下部的A区金属是直接受力区,其周围的B区金属是间接受力区A区金属的的变形可看做是环形金属包围下的镦粗,A区金属被压缩后高度减小,横截面积增大,向四周径向外流,但受到环壁的限制,故处于三向受压的应力状态,其应力应变简图如图4-31所示。B区之受力和变形主要是由于A区的变形引起的。A区金属径向外流时,使B区金属径向受压,切向受拉,在高度方向,A区金属向下流动时,借助剪切应力对B区金属有一个拉缩作用。愈靠近内侧受拉缩愈严重。冲孔时D/d愈小,即B区愈薄时,拉缩和走样愈显著。但是,如果B区很厚,即D/d很大时,B区外侧的σ1、σ2、σ3均很小,可能处于弹性状态,仅内侧发生塑性变形,这时B区的内侧金属径向被压缩,高度可能增大,犹如打硬度一样,“走样”很小。
低塑性材料开式冲孔时,外侧表面裂纹的产生就是由于A区金属向外流动时B区的外径被迫地扩大,使外侧金属受到切向拉应力,当超过金属当时的强度极限时,便产生裂纹破坏。冲孔时D/d愈小,即B区愈薄时,最外层金属受到的切向拉应力和拉应变愈大,故愈易产生裂纹。
由以上分析可见,开式冲孔时D/d太小是不好的,会产生“走样”过大和裂纹,故生产中常取D/d=3,也有些厂取D/d≥(2.5~3)。
冲孔时内孔圆角处的裂纹是由于此处温度降低较多,塑性较低,加之冲子一般都有锥度,当冲子往下运动时,此处便被胀裂。因此,冲子的锥度不宜过大,当冲低塑性材料时,如Cr12型钢,不仅要求冲子锥度较小,而且要经过多次加热逐步冲成。
大型锻件在水压机上冲孔时,当孔径大于φ450mm时,一般采用空心冲头冲孔,这样可以减小B区外层金属的切向拉应力,避免产生侧表面裂纹,并能除掉锭料中心部分质量不好的金属。
冲孔过程中的另一个问题是孔冲偏。孔起孔冲偏的原因很多,如冲子放偏,环形部分金属性质不均,冲头各处的圆角、斜度不一致等,均可使孔冲偏。原坯料愈高,愈容易冲偏。因此冲孔时,坯料高度H0一般小于直径D0,在个别情况下,采用H0/D0≤1.5。
冲头的形状对冲孔时金属的流动有很大影响,例如锥形冲头和椭圆形冲头均有助于减小冲孔时的“走样,但这样的冲头很容易将孔冲歪,因此,自由锻冲孔时,冲头一般用平头,在转角处取不太大的圆角。